JP3708334B2

JP3708334B2 - Hot bonding method and apparatus

Info

Publication number: JP3708334B2
Application number: JP22553898A
Authority: JP
Inventors: 浩一坂本; 傑浩福島; 紀夫岩波; 信広田添; 史郎長田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-08-10
Filing date: 1998-08-10
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2018-08-10
Also published as: JP2000051906A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粗圧延された鋼材を接合した後、仕上げ圧延する連続化熱間圧延するに際し、鋼材の端部を脱スケールするために切削した後、熱間で接合する方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼製造工場では、省エネルギー、製品歩留りの向上、生産性の向上等を目的として、製造工程の連続化が精力的に進められている。その中でも、熱延鋼板（ホットコイル）を製造する熱間圧延工程の連続化は重要な課題の一つとなっている。
【０００３】
近年、粗圧延機と仕上圧延機の間で、先行する粗圧延済みの鋼材（以下、先行鋼材という）と、後続する粗圧延済みの鋼材（以下、後行鋼材という）とを接合し、熱間仕上圧延を連続的に行う方法（以下、これを「連続化熱間圧延」と記載する）が提案されている。
【０００４】
図１は、連続化熱間圧延設備の概要を示す図である。鋳片のスラブ9は、粗圧延機1によって圧延され圧延鋼材Sとなり、一旦中間コイラ2においてコイルに巻き取られる。そして仕上げ圧延機群6に送られる前に巻き戻され、レベラ3によってコイルの巻き癖が矯正され、クロップシャー4で端部の不良部分が切断される。その後、走行する熱間接合装置5において先行鋼材S1の後端部と後行鋼材S2の先端部とを接合した後、仕上げ圧延機群6によって仕上げ圧延が行われ、ダウンコイラ8に巻き取られる。そして高速シャー7で切断され、熱延鋼板コイルとなる。
【０００５】
連続化熱間圧延を行うには、仕上げ圧延機での圧延時間よりも短い時間で先行鋼材に後行鋼材を接合する必要がある。このため、溶接による接合または圧接による接合方法などが提案されている。たとえば、溶接による方法には次ぎに示すものが提案されている。
【０００６】
(1)先行鋼材と後行鋼材との端部を突き合わせ、５×10⁶〜１×10⁸W/cm²のパワー密度で突き合わせ部をレーザ溶接によって仮付け溶接する方法（特開平8-290203号公報、参照）。
【０００７】
(2)500℃〜1300℃の温度で先行鋼材と後行鋼材との端部を突き合わせ、板両端部近傍の片側当たり、板幅の10％以上の合わせ面を溶融深さが板厚の30％以上、溶接部の板厚方向の平均溶融幅を10mm以下とし、出力が20kW以上の複数台の溶接機を用いて溶接する方法（特開平8-294704号公報、参照）。
【０００８】
(3)500℃〜1300℃の温度で先行鋼材と後行鋼材との端部を突き合わせ、溶接ワイヤー、溶接電圧、溶接電流および溶接速度を規定し、合わせ面に５mm以下の間隙を設けて複数台の溶接機を用いて溶接する方法（特開平8-294705号公報、参照）。
【０００９】
(4)先行鋼材と後行鋼材との端部を突き合わせレーザ溶接する方法であって、ブローホールを防止するため共金またはアルミニウム、シリコンまたはチタンを含む鋼の溶接フィラーを被溶接部に供給しながらレーザ溶接する方法（特開平8-309402号公報、参照）。
【００１０】
(5)先行鋼材と後行鋼材との端部をジグソ形状に加工し、はめ込み、幅端部を溶接する方法（特開昭62-89503号公報、参照）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述の溶接による圧延鋼材の接合は、突き合わせ部を仮付け溶接または本溶接を行った後、後段の圧延機の圧延によって本接合を行うものである。そのため、溶接機の容量、溶接条件などを規定して、突き合わせ溶接部の面積を大きくしたり、ブローホールを少なくすることを図っている。レーザ溶接では、溶接時に被溶接部の酸化膜が蒸発すると説明されているが、ブローホールが発生するのでこれを防止するための溶接材料を添加する必要がある。また、圧延鋼材の板厚が変化したとき、溶接機の容量、溶接条件などを変えなければならない。
【００１２】
ジグソ形状の組み合わせ接合は、ジグソ形状の表面は酸化皮膜が存在するので、接合部に酸化物や未接合部が生じる。また、圧延鋼材の幅端部では未接合部が開口するという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、通常の溶接法によって安定した連続化熱間圧延を可能にする熱間接合方法およびその装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、熱間溶接の接合強度について種々研究を行い、圧延鋼材を還元炎雰囲気中で切削した後、還元炎雰囲気中で溶接することによって、連続化熱間圧延を可能にする接合強度が得られることを見出し、本発明を完成した。
【００１５】
本発明の要旨は、次の▲１▼および▲２▼に示す圧延鋼材の熱間接合方法ならびに▲３▼に示す熱間接合装置にある。
【００１６】
▲１▼２つの圧延鋼材の端部を回転切削工具を用いて還元炎雰囲気中で切削して脱スケールした後、溶接部の長さを圧延鋼材の幅の20％以上とし還元炎雰囲気中で溶接する連続化熱間圧延における熱間接合方法。
【００１７】
上記の切削して脱スケールした面を圧延鋼材の搬送方向にずらせて重ね合わせ、溶接するのが望ましい。
【００１８】
▲２▼２つの圧延鋼材の端部を還元炎雰囲気中でジグソ形状に切断した後、はめ合わせ、還元炎雰囲気中で端部を溶接した後、仕上げ圧延を行う連続化熱間圧延における熱間接合方法。
【００１９】
▲３▼粗圧延機と仕上げ圧延機との間にあって、搬送されている２つの圧延鋼材の端部をそれぞれ把持する把持装置、圧延鋼材の端部を脱スケールするための回転切削装置、脱スケールされた面を重ね合わせまたは突き合わせて溶接する装置ならびに脱スケールのための切削部および溶接部に還元炎を噴射する装置を備える熱間接合装置。
【００２０】
本発明で用いる溶接は、脱スケールした鋼板の接合部を密着して酸化させないための溶接であり、仕上げ圧延機までの搬送するための強度があればよいので、溶接条件等は特に規定しない。また、上記▲２▼のジグソ形状とは、たとえば図８に示すような上下方向にはめ合わせると接合できるように、鋼板の端部に台形状の凹凸部を打ち抜きなどで形成したものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明は、連続化熱間圧延を行う際の圧延鋼材の接合を還元炎雰囲気中で溶接することによって行う。溶接には、アーク溶接法、レーザ溶接法または電子ビーム溶接法を用いることができる。
【００２２】
還元炎雰囲気中で溶接するのは、接合面を回転切削工具などで切削してスケールを除去した後、溶接が終わるまで酸化を防止するためである。還元炎は、ノズル内混合方式のバーナを使用し、リング状のスリットノズルから混合気体を噴射することによって得られる。なお、すすを発生させない還元炎を得るには、たとえばバーナ１本当たり６ Nm³/hrのＬＰＧガスを使用した場合、酸素富化率を30％〜80％、空気比（ｍ）を0.45〜0.65とする混合気体とすればよい。バーナは、板幅によって幅方向に複数個配置するのが望ましい。
【００２３】
厚いスケールが生成している圧延鋼材、あるいは還元されにくい組成のスケールが生成している圧延鋼材は、還元炎雰囲気中で回転切削工具などによって機械的に脱スケールする。
【００２４】
図２は、回転切削工具と溶接機を備えた熱間接合装置を示す縦断面図である。
【００２５】
熱間接合は、次のような工程で実施される。まず、先行鋼材S1の後端部が所定位置（溶接装置10の位置）にきたとき把持装置11で先行鋼材S1を固定し、架台12に設けられたテーブルローラ13を昇降用シリンダ14によって上昇させ、回転切削工具15によって切削できる位置まで押し上げ、溶接装置に設けた上金具16の下面にセットする。次に、後行鋼材S2を前進させてその先端が下金具16-1の位置（先行鋼材の後端に重なり合う位置）にきたとき、後行鋼材S1を把持装置11-1で固定する。その後、バーナ17を燃焼させて先行鋼材S1および後行鋼材S2の端部のまわりを還元炎雰囲気として回転切削工具15を矢印で示す方向に移動させ、それぞれの鋼材の端部を斜め切削する。切削が終わると、回転切削工具を退避させ、先行鋼材の架台12、上金具16および溶接装置10を同時に下降させて溶接する。溶接装置10は、液圧装置などの移動装置によって、上下に往復移動できるように構成されている。この熱間接合装置5は、走行ローラ18によって圧延方向に走行する。
【００２６】
図３は、還元炎雰囲気中で切削している状況と還元炎雰囲気中で溶接している状況を示す模式図であり、(a)は回転切削工具を用いて斜め切削中の側面図、(b)はアーク溶接中の側面図である。ここに示す回転切削工具は、圧延鋼材の幅よりも長い切削刃を持ち、圧延鋼材の幅方向を同時に切削できる工具である。
【００２７】
図3(a)に示すように、先行鋼材S1および後行鋼材S2をそれぞれ上下の金具16,16-1にセットした後、バーナ17から還元炎を噴射しながら回転切削工具15を一点鎖線矢印で示す方向に移動させ、先行鋼材S1および後行鋼材S2の破線で示す部分を斜めに切削し、切削面20,21を形成する。その後、図(b)に示すように、切削面20,21を距離ｄだけずらせて重ね合わせ、溶接トーチ10-1によって還元雰囲気中で溶接する。これによると、切削面および溶接部が還元炎雰囲気中で形成されるので、酸化膜の生成がなく、しかも次工程の圧延で切削面が圧接されるので、張力圧延が可能となる。
【００２８】
切削面20,21を距離ｄだけずらせて重ね合わせるのは、切削面を溶接して溶接部に圧延鋼材表面のスケールの巻き込みを防止するためである。
【００２９】
図４は、還元炎雰囲気中で切削している状況と還元炎雰囲気中で溶接している状況を示す模式図であり、(a)は回転切削工具を用いて平行に切削中の側面図、(b)はアーク溶接中の側面図である。ここに示す回転切削工具15-1は、図３に示す回転切削工具よりも刃先の長さが短く、工具の軸を圧延鋼材の長手方向と平行または傾斜させて、回転させながら圧延鋼材の幅方向に移動する工具である。工具の軸を圧延鋼材の長手方向と平行にすると、圧延鋼材の端部には段部が形成され、軸を傾斜させると図３に示すような斜め切削面が形成される。
【００３０】
図4(a)に示すように、先行鋼材S1および後行鋼材S2を上下の金具16,16-1にセットした後、バーナ17から還元炎を噴射しながら回転切削工具15-1を紙面に垂直方向に移動させ、破線で示す部分を平行に切削し、切削面20-1,21-1を形成する。その後、図(b)に示すように、切削面20-1,21-1を距離ｄだけずらせて重ね合わせ、溶接トーチ10-1によって還元雰囲気中で溶接する。これによると、切削面および溶接部が還元炎雰囲気中で形成されるので、酸化膜の生成がなく、しかも次工程の圧延で切削面が圧接されるので、張力圧延が可能となる。
【００３１】
図５は、還元炎雰囲気中で切削している状況と還元炎雰囲気中で溶接している状況を示す模式図であり、(a)は２つの圧延鋼材を搬送方向に突き合わせて回転切削工具を用いて平行または斜めに切削している側面図、(b)はアーク溶接中の側面図である。ここに示す回転切削工具15-2は、図４に示す回転切削工具と同じまたは円錐台状の工具が使用することができる。いずれも工具の軸を圧延鋼材の長手方向と平行または傾斜させて、回転させながら圧延鋼材の幅方向に移動する工具である。工具の軸を圧延鋼材の長手方向と平行にすると、圧延鋼材の端部には図４に示すような段状の切削面が形成され、軸を傾斜させると図３に示すような斜め切削面が形成される。
【００３２】
図６は、溶接部の状況を示す図であり、(a)は接合部を斜め切削した後重ね合わせて隅肉溶接したもの、(b)は接合部を段状に切削した後重ね合わせて隅肉溶接したもの、(c)から(e)までは接合部の対向する面を平行に切削した後突き合わせ溶接したものである。溶接部22は、図(c)に示すように圧延鋼材の幅方向を全部溶接するのが望ましい。しかし、図6(a)および(b)に示すように重ね合わせて隅肉溶接するものは、後続の圧延によって切削面が圧接されるので、断続的に溶接し、圧延鋼材の幅方向の20％以上溶接されておればよい。しかし、図6(c)から(e)までに示すように突き合わせ溶接の場合には、圧延鋼材の幅方向の30％以上溶接するのが望ましい。
【００３３】
図７は、ジグソ形状に加工した後溶接する状況を示す側面図であり、(a)は打ち抜き前の状況、(b)は打ち抜き後の状況、(c)ははめ合わせた後の状況および(d)溶接している状況を示す図である。
【００３４】
図7(a)に示すように、先行鋼材S1および後行鋼材S2をダイス23,23-1にセットし、打ち抜きポンチ24,24-1によって還元炎雰囲気中でジグソ形状に打ち抜き加工する。図7(b)に示すように、ポンチが圧延鋼材から引き抜かれ、ダイスが破線矢印のように退避する。次ぎに、図7(c)に示すように、先行鋼材側のポンチホルダ25が降下して、先行鋼材と後行鋼材とのジグソ形状部をはめ合わせ、接合する。つづいて、図7(d)に示すように、ジグソ形状の幅方向の端部を溶接する。
【００３５】
図８は、ジグソ形状部をはめ合わせて溶接した状況を示す斜視図である。この場合の溶接部22は、圧延鋼材の接合力を得るものではなく、ジグソ形状の幅方向の端部の開口を防ぎ、圧延鋼材の幅端部の合わせ面に酸化膜を生じさせないようにするためである。
【００３６】
【実施例】
厚さ30mm、幅300mm、長さ1000mmの鋼板（Ｃ：0.15重量％、Si：0.015重量％、Mn：0.26重量％）を用意し、図２に示す熱間接合装置を配置した図１に示す小型の圧延設備により連続化圧延試験を行った。
【００３７】
脱スケールには、刃先の最大外径を300mm、長さ320mmとした円筒状回転切削工具を用いた。切削条件は、回転速度1500rpm、移動速度を6000mm／分、鋼板の温度を1050℃、鋼板先端部の切削幅を30mm、還元炎点火１秒後に切削を開始し、直火還元炎雰囲気で切削した。
【００３８】
直火還元炎雰囲気は、ノズル内混合方式のバーナーを使用し、リング状のスリットノズルから混合気体を噴射して還元炎を形成させた。バーナーは、板幅方向に複数個並べて配置した。燃料は、バーナー１本当たり６ Nm³/hrのＬＰＧガスを酸素富化率60％、空気比（ｍ）0.6とした。
【００３９】
溶接は、直径３mmのワイヤを用い、電流1500A、電圧30V、速度40 mm／秒の条件で行った。
【００４０】
上記の圧接を行った後、鋼板の温度が1000℃になったとき３台の仕上げ圧延機によりそれぞれ40％、35％、30％の圧下率と、約5.0 kgf/mm²の張力をかけて圧延を行い、板厚8.2mmのコイルを製造した。
【００４１】
（実施例１）
圧延鋼材の脱スケールを斜め切削による方法、平行切削による方法および突き合わせ切削による方法で行い、表１に示す溶接による接合を行い、連続化熱間圧延試験を実施した。これらの試験の結果を表１にまとめて示した。
【００４２】
【表１】

【００４３】
表１から明らかなように、発明例の番号１から６までは、溶接雰囲気を還元炎とし、接合部の幅を重ね合わせの場合は圧延鋼材の幅の20％または27％、突き合わせの場合には33％としたので、いずれも連続化熱間圧延を行うことができた。
【００４４】
比較例の番号７、10および12は、溶接雰囲気を大気としてので、圧延時に圧延鋼材が破断し、連続化熱間圧延ができなかった。比較例の番号８および９は、接合部の幅が圧延鋼材の幅の17％と小さく、圧延によって接合部に開口部が発生した。また、比較例の番号11は、突き合わせ溶接のため接合部が27％と小さく、圧延によって接合部に開口部が発生した。
【００４５】
（実施例２）
２つの圧延鋼材の端部を図７に示すようにジグソ形状に加工し、組み合わせ、図８に示すように表面を溶接した後、連続化熱間圧延試験を行った。接合部には、開口が認められなかった。しかし、溶接を施さないものは、接合部に開口が認められた。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の方法および装置によれば、脱スケールと溶接を還元炎雰囲気中で行うので、溶接部に不純物の噛み込みがなく、接合力を高めることができる。また、重ね合わせの場合には、圧延によって重ね合わせ部が圧接されるので、張力圧延が可能となる。これにより、連続化熱間圧延を安定して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続化熱間圧延設備の概要を示す図である。
【図２】回転切削工具と溶接機を備えた熱間接合装置を示す縦断面図である。
【図３】還元炎雰囲気中で切削している状況と還元炎雰囲気中で溶接している状況を示す模式図であり、(a)は回転切削工具を用いて斜め切削中の側面図、(b)はアーク溶接中の側面図である。
【図４】還元炎雰囲気中で切削している状況と還元炎雰囲気中で溶接している状況を示す模式図であり、(a)は回転切削工具を用いて平行に切削中の側面図、(b)はアーク溶接中の側面図である。
【図５】還元炎雰囲気中で切削している状況と還元炎雰囲気中で溶接している状況を示す模式図であり、(a)は２つの圧延鋼材を搬送方向に突き合わせて回転切削工具を用いて平行または斜めに切削している側面図、(b)はアーク溶接中の側面図である。
【図６】溶接部の状況を示す図であり、(a)は接合部を斜め切削した後重ね合わせて隅肉溶接したもの、(b)は接合部を段状に切削した後重ね合わせて隅肉溶接したもの、(c)から(e)までは接合部の対向する面を平行に切削した後突き合わせ溶接したものである。
【図７】ジグソ形状に加工した後溶接する状況を示す側面図であり、(a)は打ち抜き前の状況、(b)は打ち抜き後の状況、(c)ははめ合わせた後の状況および(d)溶接している状況を示す図である。
【図８】ジグソ形状部をはめ合わせて溶接した状況を示す斜視図である。
【符号の説明】
１：粗圧延機２．中間コイラ３．レベラ
４．クロップシャー５．熱間圧接装置
６．仕上げ圧延機群７．高速シャー
８．ダウンコイラ９．スラブ 10．溶接装置
10-1．溶接トーチ 11．把持装置 12．架台
13．テーブルローラ 14．昇降用シリンダ
15．回転切削工具 16．上金具 16-1．下金具
17．バーナ 18．走行ローラ 19．液圧装置
20,21．切削面 22．溶接部 23．ダイス
24．打ち抜きポンチ 25．ポンチホルダ
S1．先行鋼材 S2．後行鋼材ｄ．ずらせ量[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for hot joining after cutting in order to descal the end of a steel material in continuous hot rolling for finish rolling after joining the roughly rolled steel material.
[0002]
[Prior art]
In steel manufacturing plants, continuation of manufacturing processes is energetically advanced for the purpose of energy saving, improvement of product yield, and improvement of productivity. Among them, continuation of the hot rolling process for producing hot-rolled steel sheets (hot coils) is one of important issues.
[0003]
In recent years, between a rough rolling mill and a finish rolling mill, a preceding rough rolled steel (hereinafter referred to as a preceding steel) and a subsequent rough rolled steel (hereinafter referred to as a subsequent steel) are joined together, There has been proposed a method of performing continuous finishing rolling (hereinafter referred to as “continuous hot rolling”).
[0004]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a continuous hot rolling facility. The slab 9 of the slab is rolled by the roughing mill 1 to become a rolled steel material S, which is once wound around a coil in the intermediate coiler 2. Then, it is rewound before being sent to the finish rolling mill group 6, the curl of the coil is corrected by the leveler 3, and the defective portion at the end is cut by the crop shear 4. After that, after joining the rear end portion of the preceding steel material S1 and the front end portion of the succeeding steel material S2 in the traveling hot joining apparatus 5, finish rolling is performed by the finish rolling mill group 6 and wound on the downcoiler 8. And it cut | disconnects with the high-speed shear 7, and becomes a hot-rolled steel plate coil.
[0005]
In order to perform continuous hot rolling, it is necessary to join the subsequent steel material to the preceding steel material in a time shorter than the rolling time in the finish rolling mill. For this reason, a joining method by welding or pressure welding has been proposed. For example, the following welding methods have been proposed.
[0006]
(1) A method in which the end portions of the preceding steel material and the following steel material are butted and the butted portion is tack-welded by laser welding at a power density of 5 × 10 ⁶ to 1 × 10 ⁸ W / cm ² (Japanese Patent Laid-Open No. 8-290203). Issue gazette).
[0007]
(2) The end portions of the preceding steel material and the following steel material are butted at a temperature of 500 ° C. to 1300 ° C., and a mating surface of 10% or more of the plate width per one side near the both end portions of the plate has a melting depth of 30%. %, A method of welding using a plurality of welding machines having an average melt width in the thickness direction of the welded portion of 10 mm or less and an output of 20 kW or more (see JP-A-8-294704).
[0008]
(3) The end of the preceding steel and the following steel are butted at a temperature of 500 ° C to 1300 ° C, the welding wire, welding voltage, welding current and welding speed are specified, and a gap of 5 mm or less is provided on the mating surface. A method of welding using a single welding machine (see JP-A-8-294705).
[0009]
(4) A method in which the end portions of the preceding steel material and the succeeding steel material are butted and laser-welded, and a weld filler of steel containing aluminum, silicon, or titanium is supplied to the welded portion to prevent blowholes. Laser welding method (see JP-A-8-309402).
[0010]
(5) A method in which the end portions of the preceding steel material and the succeeding steel material are processed into a jigsaw shape, fitted, and the wide end portions are welded (see Japanese Patent Laid-Open No. 62-89503).
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In the joining of the rolled steel materials by the above-described welding, the butt portion is subjected to tack welding or main welding, and then the main joining is performed by rolling in a subsequent rolling mill. For this reason, the capacity of the welding machine, welding conditions, etc., are defined to increase the area of the butt weld or to reduce blow holes. In laser welding, it is described that the oxide film of the welded part evaporates during welding, but since a blow hole is generated, it is necessary to add a welding material for preventing this. Moreover, when the plate | board thickness of rolled steel materials changes, the capacity | capacitance of a welding machine, welding conditions, etc. must be changed.
[0012]
In the jig-shaped combination bonding, an oxide film is present on the jig-shaped surface, so that an oxide or an unbonded portion is generated at the bonding portion. Moreover, there existed a problem that an unjoined part opened in the width end part of rolled steel materials.
[0013]
An object of the present invention is to provide a hot joining method and apparatus capable of stable continuous hot rolling by a normal welding method.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted various studies on the joining strength of hot welding, and after cutting a rolled steel material in a reducing flame atmosphere, welding in a reducing flame atmosphere enables welding that enables continuous hot rolling. The inventors have found that strength can be obtained and completed the present invention.
[0015]
The gist of the present invention resides in the hot joining method of rolled steel materials shown in the following (1) and (2) and the hot joining apparatus shown in (3).
[0016]
(1) After cutting and descaling the ends of two rolled steel materials in a reducing flame atmosphere using a rotary cutting tool, the weld length is set to 20% or more of the width of the rolled steel material in a reducing flame atmosphere. Hot joining method in continuous hot rolling for welding.
[0017]
It is desirable that the above-mentioned cut and descaled surfaces are shifted in the conveying direction of the rolled steel material and overlapped and welded.
[0018]
(2) Thermal indirect in continuous hot rolling in which the ends of two rolled steel materials are cut into a jigsaw shape in a reducing flame atmosphere, then fitted, welded in the reducing flame atmosphere, and then finish rolled. How to do it.
[0019]
(3) A gripping device for gripping the ends of the two rolled steel materials being transported between the rough rolling mill and the finish rolling mill, a rotary cutting device for descaling the ends of the rolled steel materials, and descaling A hot joining apparatus comprising: a device for welding by overlapping or butting the formed surfaces, and a device for injecting a reducing flame to a cutting portion and a welding portion for descaling.
[0020]
The welding used in the present invention is welding for tightly bonding the descaled steel plate joint so as not to oxidize, and there is no particular limitation on the welding conditions and the like since it only needs to be strong enough to be transported to the finishing mill. The jig shape of (2) is formed by punching a trapezoidal concavo-convex portion at the end of a steel plate so that it can be joined when fitted in the vertical direction as shown in FIG.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is performed by welding the rolled steel materials when performing continuous hot rolling in a reducing flame atmosphere. For welding, arc welding, laser welding, or electron beam welding can be used.
[0022]
The reason why welding is performed in a reducing flame atmosphere is to prevent oxidation until the welding is completed after the scale is removed by cutting the joint surface with a rotary cutting tool or the like. The reducing flame is obtained by injecting a mixed gas from a ring-shaped slit nozzle using an in-nozzle mixing type burner. In order to obtain a reducing flame that does not generate soot, for example, when 6 Nm ³ / hr of LPG gas is used per burner, the oxygen enrichment rate is 30% to 80% and the air ratio (m) is 0.45 to A mixed gas of 0.65 may be used. It is desirable to arrange a plurality of burners in the width direction according to the plate width.
[0023]
A rolled steel material in which a thick scale is generated or a rolled steel material in which a scale having a composition that is difficult to reduce is mechanically descaled by a rotary cutting tool or the like in a reducing flame atmosphere.
[0024]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a hot joining apparatus provided with a rotary cutting tool and a welding machine.
[0025]
Hot joining is performed in the following steps. First, when the rear end of the preceding steel material S1 comes to a predetermined position (position of the welding device 10), the preceding steel material S1 is fixed by the gripping device 11, and the table roller 13 provided on the gantry 12 is raised by the lifting cylinder 14 Then, it is pushed up to a position where it can be cut by the rotary cutting tool 15 and set on the lower surface of the upper metal fitting 16 provided in the welding apparatus. Next, when the trailing steel S2 is advanced and the tip thereof reaches the position of the lower metal fitting 16-1 (position overlapping the rear end of the preceding steel), the trailing steel S1 is fixed by the gripping device 11-1. Thereafter, the burner 17 is burned and the rotary cutting tool 15 is moved in the direction indicated by the arrow with the reducing flame atmosphere around the ends of the preceding steel material S1 and the succeeding steel material S2, and the end portions of the respective steel materials are cut obliquely. When the cutting is completed, the rotary cutting tool is retracted, and the pedestal 12, the upper metal fitting 16, and the welding device 10 of the preceding steel material are simultaneously lowered and welded. The welding device 10 is configured to be reciprocated up and down by a moving device such as a hydraulic device. The hot joining device 5 travels in the rolling direction by a travel roller 18.
[0026]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a situation in which cutting is performed in a reducing flame atmosphere and a situation in which welding is performed in a reducing flame atmosphere. (A) is a side view during oblique cutting using a rotary cutting tool. b) is a side view during arc welding. The rotary cutting tool shown here is a tool having a cutting blade longer than the width of the rolled steel material and capable of simultaneously cutting the width direction of the rolled steel material.
[0027]
As shown in FIG. 3 (a), after setting the preceding steel material S1 and the succeeding steel material S2 on the upper and lower metal fittings 16 and 16-1, respectively, the rotary cutting tool 15 is moved along the one-dot chain line arrow while injecting the reducing flame from the burner 17. Are moved obliquely, and the portions indicated by broken lines of the preceding steel material S1 and the succeeding steel material S2 are cut obliquely to form the cutting surfaces 20, 21. Thereafter, as shown in FIG. 2 (b), the cutting surfaces 20, 21 are overlapped by a distance d and welded in a reducing atmosphere by a welding torch 10-1. According to this, since the cutting surface and the welded portion are formed in a reducing flame atmosphere, there is no generation of an oxide film, and the cutting surface is pressed in the next rolling process, so that tension rolling is possible.
[0028]
The reason why the cutting surfaces 20, 21 are shifted and overlapped by the distance d is to prevent the entrainment of the scale on the surface of the rolled steel material in the welded portion by welding the cutting surfaces.
[0029]
FIG. 4 is a schematic diagram showing a situation in which cutting is performed in a reducing flame atmosphere and a situation in which welding is performed in a reducing flame atmosphere, (a) is a side view during parallel cutting using a rotary cutting tool, (b) is a side view during arc welding. The rotary cutting tool 15-1 shown here has a shorter cutting edge than the rotary cutting tool shown in FIG. 3, and the width of the rolled steel material is rotated while the tool axis is parallel or inclined with the longitudinal direction of the rolled steel material. A tool that moves in a direction. When the axis of the tool is parallel to the longitudinal direction of the rolled steel material, a stepped portion is formed at the end of the rolled steel material, and when the shaft is inclined, an oblique cutting surface as shown in FIG. 3 is formed.
[0030]
As shown in FIG. 4 (a), after setting the preceding steel material S1 and the following steel material S2 on the upper and

lower metal fittings

16 and 16, the rotary cutting tool 15-1 is placed on the paper surface while injecting the reducing flame from the burner 17. It is moved in the vertical direction, and the portion indicated by the broken line is cut in parallel to form the cutting surfaces 20-1, 21-1. Thereafter, as shown in FIG. 2 (b), the cut surfaces 20-1 and 21-1 are overlapped with each other by a distance d, and are welded in a reducing atmosphere by a welding torch 10-1. According to this, since the cutting surface and the welded portion are formed in a reducing flame atmosphere, there is no generation of an oxide film, and the cutting surface is pressed in the next rolling process, so that tension rolling is possible.
[0031]
FIG. 5 is a schematic diagram showing a situation where cutting is performed in a reducing flame atmosphere and a situation where welding is performed in a reducing flame atmosphere. FIG. 5A shows a rotating cutting tool by abutting two rolled steel materials in the conveying direction. FIG. 5B is a side view in which cutting is performed parallel or obliquely, and (b) is a side view during arc welding. As the rotary cutting tool 15-2 shown here, the same or truncated cone tool as the rotary cutting tool shown in FIG. 4 can be used. Both are tools that move in the width direction of the rolled steel while rotating with the axis of the tool parallel or inclined to the longitudinal direction of the rolled steel. When the axis of the tool is parallel to the longitudinal direction of the rolled steel material, a stepped cutting surface as shown in FIG. 4 is formed at the end of the rolled steel material, and when the shaft is inclined, the oblique cutting surface as shown in FIG. Is formed.
[0032]
6A and 6B are diagrams showing the situation of the welded portion, where FIG. 6A is a view in which the joint is cut obliquely and then overlapped and fillet welded, and FIG. The fillet welded parts (c) to (e) are butt welded after cutting the opposing faces of the joint in parallel. The welded portion 22 is desirably welded in the entire width direction of the rolled steel as shown in FIG. However, as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), in the case of the fillet weld being overlapped, the cutting surface is pressed by the subsequent rolling, so the welding is intermittently performed, and the width of the rolled steel material 20 % Or more should be welded. However, as shown in FIGS. 6 (c) to (e), in the case of butt welding, it is desirable to weld at least 30% in the width direction of the rolled steel material.
[0033]
FIG. 7 is a side view showing a situation where welding is performed after processing into a jigsaw shape, (a) is a situation before punching, (b) is a situation after punching, (c) is a situation after fitting, and ( d) It is a figure which shows the condition which is welding.
[0034]
As shown in FIG. 7 (a), the preceding steel material S1 and the succeeding steel material S2 are set on the dies 23, 23-1, and are punched into a jigsaw shape in a reducing flame atmosphere by the punching punches 24, 24-1. As shown in FIG. 7 (b), the punch is pulled out from the rolled steel material, and the die is retracted as indicated by a broken line arrow. Next, as shown in FIG. 7 (c), the punch holder 25 on the preceding steel material side descends to fit and join the jigsaw-shaped portions of the preceding steel material and the succeeding steel material. Subsequently, as shown in FIG. 7 (d), the end portion in the width direction of the jigsaw shape is welded.
[0035]
FIG. 8 is a perspective view showing a situation where the jig-shaped portions are fitted and welded. The welded portion 22 in this case does not obtain the joining force of the rolled steel material, prevents opening of the end portion in the width direction of the jigsaw shape, and prevents an oxide film from being generated on the mating surface of the width end portion of the rolled steel material. Because.
[0036]
【Example】
A steel plate (C: 0.15 wt%, Si: 0.015 wt%, Mn: 0.26 wt%) having a thickness of 30 mm, a width of 300 mm, and a length of 1000 mm is prepared, and the hot joining apparatus shown in FIG. 2 is arranged as shown in FIG. A continuous rolling test was conducted with a small rolling equipment.
[0037]
For descaling, a cylindrical rotary cutting tool having a maximum cutting edge diameter of 300 mm and a length of 320 mm was used. Cutting conditions were: rotational speed 1500rpm, moving speed 6000mm / min, steel plate temperature 1050 ℃, cutting width of steel plate tip 30mm, cutting started 1 second after reducing flame ignition, cutting in direct flame reducing flame atmosphere .
[0038]
In the direct flame reducing flame atmosphere, an in-nozzle mixing type burner was used, and a mixed gas was injected from a ring-shaped slit nozzle to form a reducing flame. A plurality of burners were arranged side by side in the plate width direction. The fuel was 6 Nm ³ / hr LPG gas per burner with an oxygen enrichment of 60% and an air ratio (m) of 0.6.
[0039]
Welding was performed using a wire with a diameter of 3 mm under conditions of a current of 1500 A, a voltage of 30 V, and a speed of 40 mm / sec.
[0040]
After the above pressure welding, when the temperature of the steel plate reaches 1000 ° C, each of the three finishing mills applies a rolling reduction of 40%, 35%, 30% and a tension of about 5.0 kgf / mm ^{2 respectively.} Rolling was performed to produce a coil with a thickness of 8.2 mm.
[0041]
(Example 1)
Descaling of the rolled steel material was performed by a method by oblique cutting, a method by parallel cutting, and a method by butt cutting, joining by welding shown in Table 1, and a continuous hot rolling test was performed. The results of these tests are summarized in Table 1.
[0042]
[Table 1]

[0043]
As can be seen from Table 1, the invention examples Nos. 1 to 6 have a reducing flame as the welding atmosphere, and the joint width is 20% or 27% of the width of the rolled steel material when they are overlapped. Therefore, it was possible to carry out continuous hot rolling.
[0044]
In Comparative Examples Nos. 7, 10 and 12, since the welding atmosphere was air, the rolled steel material was broken during rolling, and continuous hot rolling was not possible. In Comparative Examples Nos. 8 and 9, the width of the joint portion was as small as 17% of the width of the rolled steel material, and an opening was generated in the joint portion by rolling. In Comparative Example No. 11, the joint portion was as small as 27% due to butt welding, and an opening was generated in the joint portion by rolling.
[0045]
(Example 2)
The end portions of the two rolled steel materials were processed into a jigsaw shape as shown in FIG. 7, combined, and the surfaces were welded as shown in FIG. 8, and then a continuous hot rolling test was performed. No opening was observed at the joint. However, in the case where welding was not performed, an opening was observed at the joint.
[0046]
【The invention's effect】
According to the method and apparatus of the present invention, since descaling and welding are performed in a reducing flame atmosphere, there is no biting of impurities in the welded portion, and the joining force can be increased. In the case of superposition, since the superposition part is pressed by rolling, tension rolling is possible. Thereby, continuous hot rolling can be implemented stably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of continuous hot rolling equipment.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a hot joining apparatus including a rotary cutting tool and a welding machine.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a situation in which cutting is performed in a reducing flame atmosphere and a situation in which welding is performed in a reducing flame atmosphere, (a) is a side view during oblique cutting using a rotary cutting tool; b) is a side view during arc welding.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a situation in which cutting is performed in a reducing flame atmosphere and a situation in which welding is performed in a reducing flame atmosphere, (a) is a side view during parallel cutting using a rotary cutting tool; (b) is a side view during arc welding.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a situation in which cutting is performed in a reducing flame atmosphere and a situation in which welding is performed in a reducing flame atmosphere. FIG. FIG. 5B is a side view in which cutting is performed parallel or obliquely, and (b) is a side view during arc welding.
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing the state of a welded portion, where FIG. 6A shows a joint cut obliquely and then overlapped and fillet welded; FIG. 6B shows a joint cut and stepped after overlapping; The fillet welded parts (c) to (e) are butt welded after cutting the opposing faces of the joint in parallel.
FIG. 7 is a side view showing a situation where welding is performed after processing into a jigsaw shape, (a) is a situation before punching, (b) is a situation after punching, (c) is a situation after fitting, and ( d) It is a figure which shows the condition which is welding.
FIG. 8 is a perspective view showing a situation where the jig-shaped portion is fitted and welded.
[Explanation of symbols]
1: Rough rolling machine Intermediate coiler 2. Leveler 4. Cropshire 5. 5. Hot pressure welding device Finish rolling mill group 7. High-speed shear 8 Downcoiler 9. Slab 10. Welding equipment
10-1. Welding torch 11. Gripping device 12． Stand
13. Table roller 14． Lifting cylinder
15． Rotary cutting tool 16. Upper bracket 16-1. Lower bracket
17． Burner 18. Traveling roller 19. Hydraulic device
20,21. Cutting surface 22. Welds 23. dice
twenty four. Punching punch 25． Punch holder
S1. Leading steel S2. Trailing steel d. Shift amount

Claims

After cutting the ends of two rolled steels in a reducing flame atmosphere using a rotary cutting tool and descaling, the weld length should be 20% or more of the width of the rolled steel material and welded in a reducing flame atmosphere. A hot joining method in continuous hot rolling characterized by the following.

The hot joining method in continuous hot rolling according to claim 1, wherein the cut and descaled surfaces are shifted in the conveying direction of the rolled steel material and overlapped and welded.

Thermal indirect in continuous hot rolling, characterized in that the ends of two rolled steel materials are punched into a jigsaw shape in a reducing flame atmosphere, then fitted and welded at the width ends of the rolled steel material in a reducing flame atmosphere How to do it.

Between the rough rolling mill and the finish rolling mill, a gripping device for gripping the ends of the two rolled steel materials being conveyed, a rotary cutting device for descaling the ends of the rolled steel materials, and the descaled surface A hot joining apparatus comprising: an apparatus for welding by overlapping or butting, and a device for injecting a reducing flame to a cutting part and a welding part for descaling.